EP0393320B1 - Versorgungssystem für mit Hilfe von Kapillarkräften arbeitende Geräte zum Auftragen von Flüssigkeiten - Google Patents

Versorgungssystem für mit Hilfe von Kapillarkräften arbeitende Geräte zum Auftragen von Flüssigkeiten Download PDF

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EP0393320B1
EP0393320B1 EP90102724A EP90102724A EP0393320B1 EP 0393320 B1 EP0393320 B1 EP 0393320B1 EP 90102724 A EP90102724 A EP 90102724A EP 90102724 A EP90102724 A EP 90102724A EP 0393320 B1 EP0393320 B1 EP 0393320B1
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EP
European Patent Office
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containers
supply system
container
capillary
inlet
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP90102724A
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English (en)
French (fr)
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EP0393320A1 (de
EP0393320B2 (de
Inventor
Rainer Kaufmann
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Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG
Original Assignee
Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG
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Publication date
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Application filed by Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG filed Critical Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG
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Publication of EP0393320B1 publication Critical patent/EP0393320B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K5/00—Pens with ink reservoirs in holders, e.g. fountain-pens
    • B43K5/02—Ink reservoirs
    • B43K5/10—Ink reservoirs with reserve ink chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43L—ARTICLES FOR WRITING OR DRAWING UPON; WRITING OR DRAWING AIDS; ACCESSORIES FOR WRITING OR DRAWING
    • B43L13/00—Drawing instruments, or writing or drawing appliances or accessories not otherwise provided for
    • B43L13/02—Draughting machines or drawing devices for keeping parallelism
    • B43L13/022—Draughting machines or drawing devices for keeping parallelism automatic
    • B43L13/024—Drawing heads therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D15/00—Component parts of recorders for measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D15/16—Recording elements transferring recording material, e.g. ink, to the recording surface

Definitions

  • the invention relates to a supply system for writing and drawing devices for applying liquids which work with the aid of capillary forces, comprising a plurality of containers which are closed to the atmosphere and each have an inlet opening and an outlet opening for receiving the writing and drawing liquid, the containers in a series connection via the outlet opening formed on a container with the inlet opening formed on a subsequent container, a connected to the last container of the series connection via a feed device, suitable for the application of the liquid, such as a writing or drawing tip, the one Has outlet opening and an air inlet connected to the first container of the series connection, and that the inlet openings and the outlet openings are formed capillary, the capillarity of the inlet openings and the outlet than the openings is greater than that of the container in the region of the inlet openings and the outlet openings and less of the outlet openings of the applicator element.
  • a supply system of this type is known (FR-A-1 060 105).
  • the liquid is often stored completely capillary, the writing being made possible by the fact that the adhesion of the liquid to the base and the tensile strength of the liquid thread is greater than that of the capillary holding forces of the liquid in the capillary memory.
  • the capillary holding forces must be greater than the gravity of the stored liquid, which can only be achieved with very high capillarity if one assumes that the inner cavity of the writing instrument should be used in its full capacity to achieve a high writing performance.
  • the high capillarity of the memory means, however, a severe limitation in the selection of the writing tips, since these must have an even higher capillarity compared to the memory in order to ensure that the device functions properly during writing, drawing, painting or printing operations or the like .
  • Writing tips with high capillarity are, apart from ball rolling nibs, not suitable for longer writing lengths for a variety of reasons due to their lack of abrasion resistance.
  • Another disadvantage of the aforementioned type of the known memory system is that, due to the manufacturing-related unequal structure of the memory, the entire amount of writing fluid cannot be written out or written off, with the disadvantageous consequence that the line intensity decreases as the memory progressively empties.
  • the writing device known from the aforementioned FR-A-1 060 105 has a plurality of containers for holding a writing and drawing liquid, which are non-capillary, but are separated from one another by capillary constrictions.
  • the ink absorbed by the large, non-capillary cross sections can in principle run out of it, but this does not occur there if the cross section is capillary at certain points.
  • Another known possibility of holding liquids above an outlet opening of an application element without automatic leakage is achieved in that the application liquid is kept in a closed container by means of negative pressure and the capillarity of an air inlet opening.
  • the capillarity of the air inlet opening must be selected so that at least the liquid column can be held, which extends from the air inlet opening to the opening of the application element.
  • significantly lower capillarities can be achieved with this arrangement than with the capillary storage system described above. Accordingly, the capillarity of the writing tip can be chosen lower, e.g. is required for fountain pens and India ink devices.
  • a disadvantage of this type of liquid storage is that with increasing emptying of the container, the air replacing the liquid expands when the air pressure is lowered or the temperature rises, and thus parts of the liquid emerge from the container.
  • the liquid that escapes from the container is collected in specially designed capillary stores. If the temperature then drops again, the liquid must be sucked back as completely as possible out of the capillary reservoir into the closed container, since otherwise the capillary reservoir would overflow after several temperature fluctuations. The reliability of this system decreases the larger the container volume is designed.
  • the object is achieved according to the invention in that the inlet openings and the outlet openings of the containers are arranged in the lower region of each container, based on the operating position of the device.
  • the containers in operation when liquid is dispensed, are automatically emptied one after the other, starting with the first container connected to the air, of the row of containers, and that once empty containers are in communication with the air when the liquid is dispensed and so that the expansion of the air in the emptied containers has no influence on the function of the device equipped with it. Fluctuations in temperature and air pressure only affect the container that is only partially filled. As a result, the security against uncontrolled leakage of the liquid in relation to a single-container system with the same total volume is increased by the factor of the number of containers of the supply system according to the invention, i.e. for example with four containers provided, by a factor of 4.
  • the capillarity of the inlet and outlet openings can also be designed differently.
  • the capillarity of the inlet openings and ultimately also the capillarity of the outlet openings of the application elements can be designed to be low.
  • the capillarity of the inlet openings only has to be so high that the liquid column, starting from the level of the outlet opening of the application element, can be held up to the maximum height of the inlet openings above.
  • a channel is preferably arranged predominantly in containers whose diameter is only a few millimeters and less and preferably runs through the container to the outlet opening.
  • the capillary channel advantageously has a capillarity that is greater than that of the container.
  • the capillarity of the capillary channel preferably corresponds to that of the inlet openings and outlet openings. This ensures that the air bubble cannot enter the capillary channel itself, as a result of which the flow through the channel into the outlet opening cannot be interrupted.
  • the capillary channel according to the invention in the container prevents an air bubble filling the container cross-section from interrupting the flow from the area of the container above the air bubble.
  • the capillarities of the inlet openings and the outlet openings of the containers are less than that of the outlet opening of the application element. This ensures that the liquid to be applied remains at the outlet opening of the application element even if, due to temperature and air pressure fluctuations, the negative pressure in the partially filled container increases and there is a tendency to suck the liquid back. Instead, air is drawn in through the inlet opening of the container because of its lower capillarity.
  • the reduced capillarity of the inlet and outlet openings of the containers prevents the outlet outlet opening of the application element that liquid exits from the outlet opening of the application element when air expands in the only partially filled container. Instead, the excess liquid will flow through the inlet opening of the container and then through all outlet and inlet openings of the upstream, already emptied containers and into the air supply line.
  • the air supply line to a first container of the plurality of containers is preferably connected to a capillary store which is dimensioned such that it can hold the amount of liquid escaping from the first container which is only partially filled due to temperature and air pressure fluctuations.
  • capillary stores can advantageously also be used, which are connected between the containers between the respective inlet and outlet openings.
  • the containers are arranged axially tubular, next to one another in relation to the operating position of the device.
  • This results in simple conditions, in particular when the liquid is introduced into the container, in that all containers can be filled simultaneously by means of a multiple nozzle head.
  • this creates the possibility of arranging the inlet and outlet openings all at approximately the same height, based on the operating position of the device, and as low as possible with respect to the outlet opening of the application element.
  • the connection between the last emptying container of the series connection of the containers and the application element is established by a feed device.
  • the feed device advantageously has a device that limits the liquid flow. In addition to the capillary forces described, this can also be used to prevent undesired dripping from the outlet opening of the application element.
  • a capillary memory connected to the feed device advantageously acts in the same direction in that it can absorb excess liquid.
  • the stored liquid is preferably consumed during operation, so that the memory can continuously perform its intended function.
  • the device restricting the flow of liquid can also advantageously be a valve which, mechanically or electrically controlled, always prevents the flow when liquid exit from the outlet opening of the application element is not desired.
  • the containers are advantageously arranged axially in the form of segments of a circle or a polygon, as a result of which a compact arrangement with the same volume and dimensions for all containers is advantageously achieved.
  • the connections between the containers, the air lines, the capillary storage and possibly the feed device are advantageously realized by a single plug closing the containers, so that the supply system according to the invention essentially consists of only three parts, namely a one-piece multiple container, the described stopper and a usual order element.
  • This embodiment also facilitates the assembly and filling of the liquid and is relatively inexpensive to manufacture.
  • the supply system 10 cf. 1 in particular, consists of a plurality of containers 12, 13, 14, 15, which are functionally connected in series in the manner of a series connection.
  • the containers 12, 13, 14, 15 serve to hold the liquid 11, which is the writing medium.
  • the containers 12, 13, 14, 15, as shown in Fig. 1 show the structure shown here only for the sake of illustration.
  • the containers 12, 13, 14, 15 can be designed in any way according to their use in writing, drawing, painting and printing devices or the like.
  • the supply system 10 is arranged substantially vertically, i.e. the (here) tubular containers 12, 13, 14, 15 are also vertical.
  • the capillarity of the inlet openings 18 and the outlet openings 20 is greater than the capillarity of the container space 22 in the region of the inlet openings 20 and the outlet openings 18. This normally results in air bubbles which by removing liquid 11 during operation through the inlet opening 20 of a container 12, 13, 14, 15, do not pass through the outlet opening 18 as long as liquid 11 is still in the relevant container 12, 13, 14, 15.
  • An air line 23 is connected to the first container 12 of the plurality of containers shown via the inlet opening 20.
  • the air line 23 is connected to a capillary store 24.
  • the capillary store 24 is connected to the atmosphere, possibly via the air line 23 extended beyond the capillary store 24.
  • the last container 15 of the plurality of containers, which empties when the liquid 11 is consumed, is connected to the application element 16 via a feed device 17.
  • the application element 16 has an outlet opening 28 for the liquid 11.
  • the capillarity of the inlet openings 20 and the outlet openings 18 of the containers 12, 13, 14, 15 is less than that of the outlet opening 28 of the application element 16.
  • Fig. 2 differs from Fig. 1 in that the containers 12, 13, 14, 15 are traversed by a capillary channel and in that the feed device 17 contains a flow-limiting device 25 and is connected to a capillary memory 26. Furthermore, the inlet openings 20 and the outlet openings 18 of the respectively connected containers 12, 13, 14, 15 are connected to one another via a separate connecting line.
  • the capillary channel 21, the capillarity of which corresponds approximately to that of the inlet openings 18 and outlet openings 20, together with the other capillary conditions according to the invention, ensures uninterrupted transport of the liquid 11 within the containers 12, 13, 14, 15, since air bubbles form there cannot occur.
  • the flow-limiting device 25 can, for example, be dimensioned such that no more liquid 11 passes through per unit time than is required in normal operation. As a result, a suddenly escaping excess of liquid 11, which can occur as a result of impact or excessive heat, can be caught on the feed device 17.
  • the flow-limiting device 25 can also be a valve, for example, which is controlled mechanically or electrically in such a way that liquid 11 can only escape during a desired operation.
  • the capillary storage 26, which is also connected to the feed device 17, has the function of absorbing excess liquid 11 and releasing it again during operation.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show in different views a supply system 10 inserted into a writing, drawing, painting and printing device 27 or the like with an arrangement of the containers 12, 13, 14, 15 in the form of an axially circular segment and one of the containers 12, 13 , 14, 15 closing plug 29, in which the connections or connecting lines 19 between the outlet openings 18 and inlet openings 20, the air line 23, the capillary reservoir 24 and the feed device 17 can be formed.
  • the feed device 17 supplies an application element 16 with liquid 11, which is dispensed via the outlet opening 28.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für mit Hilfe von Kapillarkräften arbeitende Schreib-und Zeichengeräte zum Auftragen von Flüssigkeiten, umfassend eine Mehrzahl von gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Behältern, die jeweils eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweisen, zur Aufnahme der Schreib- und Zeichenflüssigkeit, wobei die Behälter in einer Reihenschaltung über die an einem Behälter ausgebildete Auslaßöffnung mit der an einem folgenden Behälter ausgebildeten Einlaßöffnung in Verbindung stehen, ein mit dem letzten Behälter der Reihenschaltung über eine Zuführeinrichtung verbundenes, für den Auftrag der Flüssigkeit geeignetes Auftragselement wie eine Schreib- oder Zeichenspitze, das eine Austrittsöffnung aufweist und einen mit dem ersten Behälter der Reihenschaltung verbundenen Lufteinlaß, und daß die Einlaßöffnungen und die Auslaßöffnungen kapillar ausgebildet sind, wobei die Kapillarität der Einlaßöffnungen und der Auslaßöffnungen größer als die der Behälter im Bereich der Einlaßöffnungen und der Auslaßöffnungen und kleiner als die der Austrittsöffnungen des Auftragselements ist.
  • Ein Versorgungssystem dieser Art ist bekannt (FR-A-1 060 105).
  • Bei den vorgenannten Geräten müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die Flüssigkeit nur zum Zeitpunkt des gewünschten Auftrags und auch nur in der gewünschten Menge aus der dafür vorgesehenen Austrittsöffnung des Auftragselements ausfließen zu lassen, nicht aber sonst durch die Schwerkraft.
  • Technische Lösungen für derartige Anforderungen sind bekannt. Beispielsweise wird bei Schreibgeräten häufig die Flüssigkeit vollständig kapillar gespeichert, wobei das Schreiben dadurch ermöglicht wird, daß die Haftung der Flüssigkeit auf der Unterlage und die Zerreißfestigkeit des Flüssigkeitsfadens größer ist als die der kapillaren Haltekräfte der Flüssigkeit im Kapillarspeicher. Dabei müssen die kapillaren Haltekräfte jedoch größer sein als die Schwerkraft der gespeicherten Flüssigkeit, was nur mit sehr hoher Kapillarität erreicht werden kann, wenn man davon ausgeht, daß zur Erzielung einer großen Schreibleistung der innere Hohlraum des Schreibgerätes in seiner vollen Kapazität genutzt werden soll. Die hohe Kapillarität des Speichers bedeutet jedoch eine starke Einschränkung bei der Auswahl der Schreibspitzen, da diese gegenüber dem Speicher eine noch höhere Kapillarität besitzen müssen, um eine einwandfreie Funktion des Gerätes während des Schreib-, Zeichen-, Mal- oder Druckbetriebs oder dergleichen zu gewährleisten.
  • Schreibspitzen mit hoher Kapillarität sind, abgesehen von Kugelrollspitzen, aus den verschiedensten Gründen zur Zeit wegen mangelnder Abriebfestigkeit für größere Schreiblängen nicht geeignet.
  • Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Art des bekannten Speichersystems liegt auch darin, daß wegen des fertigungsbedingten ungleichen Aufbaus der Speicher nicht die gesamte Menge der Schreibflüssigkeit aus- bzw. abgeschrieben werden kann mit der nachteiligen Folge, daß die Strichintensität bei fortschreitender Entleerung des Speichers abnimmt.
  • Das aus der eingangs genannten FR-A-1 060 105 bekannte Schreibgerät weist zur Aufnahme einer Schreib- und Zeichenflüssigkeit eine Mehrzahl von Behältern auf, die nicht-kapillar sind, aber voneinander durch kapillare Verengungen getrennt werden. Die von den großen nichtkapillaren Querschnitten aufgenommene Tinte kann daraus grundsätzlich herauslaufen, was jedoch dort nicht erfolgt, wenn der Querschnitt an bestimmten Stellen kapillar ausgebildet ist.
  • Eine andere bekannte Möglichkeit, Flüssigkeiten oberhalb einer Austrittsöffnung eines Auftragselements ohne selbsttätiges Auslaufen zu halten wird dadurch erreicht, daß die Auftragsflüssigkeit mittels Unterdrucks und der Kapillarität einer Lufteintrittsöffnung in einem geschlossenen Behälter gehalten wird. Die Kapillarität der Lufteintrittsöffnung muß dabei so gewählt sein, daß mindestens die Flüssigkeitssäule gehalten werden kann, die von der Lufteintrittsöffnung bis zur Öffnung des Auftragselements reicht. In der Praxis sind bei dieser Anordnung wesentlich geringere Kapillaritäten realisierbar als bei dem vorher beschriebenen Kapillarspeichersystem. Dementsprechend niedriger kann auch die Kapillarität der Schreibspitze gewählt werden, wie sie z.B. bei Füllfederhaltern und Tuschezeichengeräten benötigt wird.
  • Nachteilig wirkt sich bei dieser Art der Flüssigkeitsaufbewahrung aus, daß mit zunehmender Entleerung des Behälters die die Flüssigkeit ersetzende Luft sich bei Luftdruckerniedrigung oder Temperaturerhöhung ausdehnt und somit Teile der Flüssigkeit aus dem Behälter austreten. Um ein Austropfen aus dem Gerät zu verhindern, wird die aus dem Behälter ausgetretene Flüssigkeit in eigens dafür vorgesehenen Kapillarspeichern aufgefangen. Erniedrigt sich anschließend wieder die Temperatur, so muß die Flüssigkeit wieder möglichst vollständig aus dem Kapillarspeicher in den geschlossenen Behälter zurückgesaugt werden, da andernfalls nach mehreren Temperaturschwankungen der Kapillarspeicher überlaufen würde. Die Zuverlässigkeit dieses Systems nimmt dabei ab, je größer das Behältervolumen ausgelegt ist.
  • Aus der DE-C-822 364 ist ein Kugelschreiber bekannt, der einen Großraum besitzt, dessen einzelne Teile einen so geringen Querschnitt haben, daß eine ausreichende Kapillarwirkung entsteht. Das heißt, daß in allen Teilräumen des dortigen Großraums eine gleichgroße Kapillarität vorherrscht.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Versorgungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits in der Lage ist, sehr große Schreibmittelvolumen aufzunehmen, das andererseits von Temperatur- und Luftdruckschwankungen, wie sie bei normalem Betrieb erwartet werden können, praktisch unabhängig ist, und das es gestattet, Schreib-, Zeichen-, Mal- und Druckgeräte oder dergl. lediglich an der Schreib-, Zeichen-, Mal- und Druckspitze oder dergl. insgesamt kostengünstig mit abriebfestem Material auszubilden, und ein Versorgungssystem zu schaffen, das eine völlige Entleerung des Schreibmittels aus dem Schreibmittelbehälter ermöglicht und ein Austropfen des Schreibmittels aus dem damit ausgerüsteten Gerät verhindert.
  • Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Einlaßöffnungen und die Auslaßöffnungen der Behälter im unteren Bereich jedes Behälters, bezogen auf die Betriebsstellung des Gerätes, angeordnet sind.
  • Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Behälter im Betrieb bei Abgabe von Flüssigkeit sich über das dafür vorgesehene Auftragselement automatisch nacheinander, beginnend mit dem mit der Luft verbundenen ersten Behälter, der Reihe der Behälter entleeren und daß einmal entleerte Behälter mit der Luft in Verbindung stehen und damit die Ausdehnung der Luft in den entleerten Behältern keinen Einfluß auf die Funktion des damit ausgerüsteten Gerätes ausüben. Temperatur- und Luftdruckschwankungen wirken sich nur auf denjenigen Behälter aus, der gerade nur teilweise gefüllt ist. Dadurch wird mit dem erfindungsgemäßen Versorgungssystem, wie angestrebt, die Sicherheit gegen unkontrolliertes Auslaufen der Flüssigkeit im Verhältnis zu einem Ein-Behälter-System mit gleichem Gesamtvolumen um den Faktor der Anzahl der Behälter des erfindungsgemäßen Versorgungssystems erhöht, d.h. beispielsweise bei vier vorgesehenen Behältern, um den Faktor 4.
  • Das in einem nach dem anderen der Behälter stattfindende Entleeren bei Abgabe von Flüssigkeit während des Betriebes wird dadurch erreicht, daß die Kapillarität der Einlaß- und Auslaßöffnungen größer als die der Behälter in diesem Bereich ist, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nachfolgend davon ausgegangen wird, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen gleiche Kapillarität besitzen. Grundsätzlich kann die Kapillarität der Einlaß- und Auslaßöffnungen jedoch auch unterschiedlich ausgelegt sein. Eine Luftblase, die an der Einlaßöffnung eines Behälters durch Flüssigkeitsabgabe über die Auslaßöffnung entsteht, findet wegen der geringeren Kapillarität des Behälters in diesem Bereich einen Raum vor, der es der Luftblase gestattet, einen größeren Durchmesser aufzunehmen, als ihn die Auslaßöffnung besitzt. Dadurch kann unter Wirkung der Oberflächenspannung der die Luftblase umschließenden Flüssigkeit die Luftblase nicht mehr ohne Zwang in die Auslaßöffnung eintreten.
  • Durch die Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen der Behälter im unteren Bereich der Behälter, bezogen auf die Betriebsstellung des Gerätes, wird weiterhin vorteilhafterweise erreicht, daß die Kapillarität der Einlaßöffnungen und letztlich damit auch die Kapillarität der Austrittsöffnungen der Auftragselemente niedrig ausgelegt werden können. Die Kapillarität der Einlaßöffnungen muß nur so hoch sein, daß die Flüssigkeitssäule, ausgehend vom Niveau der Austrittsöffnung des Auftragselements, bis zur maximalen Höhe der Einlaßöffnungen darüber gehalten werden kann.
  • Ein Zwang könnte dann eintreten, wenn die Luftblase die Auslaßöffnung in einem ungünstigen Fall voll verschließt. Um dieses zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorwiegend in Behältern, deren Durchmesser nur wenige Millimeter und weniger beträgt, vorteilhafterweise eine Rinne angeordnet, die den Behälter vorzugsweise bis zur Auslaßöffnung durchquert. Die kapillare Rinne hat dabei vorteilhafterweise eine Kapillarität, die größer ist als die des Behälters.
  • Vorzugsweise entspricht die Kapillarität der kapillaren Rinne der der Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Luftblase auch in die kapillare Rinne nicht von selbst eintreten kann, wodurch der Fluß durch die Rinne in die Auslaßöffnung hinein nicht unterbrochen werden kann. Ebenso verhindert die erfindungsgemäße kapillare Rinne im Behälter, daß eine den Behälterquerschnitt ausfüllende Luftblase das Nachfließen aus dem über der Luftblase liegenden Bereich des Behälters unterbricht.
  • Wesentlich für die Funktion des Versorgungssystems ist auch, daß die Kapillaritäten der Einlaßöffnungen und der Auslaßöffnungen der Behälter geringer als die der Austrittsöffnung des Auftragselements sind. Dadurch wird sichergestellt, daß die aufzutragende Flüssigkeit an der Austrittsöffnung des Auftragselements auch dann verbleibt, wenn, bedingt durch Temperatur- und Luftdruckschwankungen, der Unterdruck in dem nur teilweise gefüllten Behälter ansteigt und eine Tendenz entsteht, die Flüssigkeit zurückzusaugen. Statt dessen wird Luft durch die Einlaßöffnung des Behälters wegen ihrer geringeren Kapillarität angesaugt. Ebenso verhindert die geringere Kapillarität der Einlaß- und Auslaßöffnungen der Behälter gegenüber der Austrittsöffnung des Auftragselements, daß Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung des Auftragselements austritt, wenn Luft sich in dem nur teilweise gefüllten Behälter ausdehnt. Statt dessen wird die überschüssige Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung des Behälters und dann durch alle Auslaß- und Einlaßöffnungen der vorgeschalteten, bereits geleerten Behälter hindurch bis in die Luftzuführungsleitung hineinfließen.
  • Die Luftzuführungsleitung zu einem ersten Behälter der Mehrzahl der Behälter ist vorzugsweise mit einem kapillaren Speicher verbunden, der so bemessen ist, daß er die durch Temperatur- und Luftdruckschwankungen aus dem nur teilweise gefüllten ersten Behälter austretende Flüssigkeitsmenge aufnehmen kann.
  • Als zusätzliche Sicherheit können vorteilhafterweise noch kapillare Speicher dienen, die zwischen die Behälter zwischen die jeweiligen Einlaß- und Auslaßöffnungen geschaltet sind.
  • Vorteilhafterweise sind die Behälter axial rohrförmig, bezogen auf die Betriebsstellung des Gerätes, nebeneinander angeordnet. Hierdurch ergeben sich insbesondere beim Einbringen der Flüssigkeit in die Behälter einfache Verhältnisse, indem alle Behälter gleichzeitig durch einen Mehrfachdüsenkopf gefüllt werden können. Außerdem wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, die Einlaß- und Auslaßöffnungen alle in etwa in gleicher Höhe, bezogen auf die Betriebsstellung des Gerätes, und möglichst niedrig gegenüber der Austrittsöffnung des Auftragselements anzuordnen.
  • Die Verbindung zwischen dem sich zuletzt entleerenden Behälter der Reihenschaltung der Behälter und dem Auftragselement wird durch eine Zuführeinrichtung hergestellt. Vorteilhafterweise weist die Zuführeinrichtung eine den Flüssigkeitsdurchlauf begrenzende Einrichtung auf. Diese kann zusätzlich zu den beschriebenen Kapillarkräften auch noch dazu genutzt werden, ein unerwünschtes Austropfen aus der Austrittsöffnung des Auftragselements zu verhindern.
  • In die gleiche Richtung wirkt vorteilhafterweise ein mit der Zuführeinrichtung verbundener kapillarer Speicher, indem er überschüssige Flüssigkeit aufnehmen kann. Die gespeicherte Flüssigkeit wird während des Betriebes bevorzugt verbraucht, so daß der Speicher die ihm zugedachte Funktion ständig wahrnehmen kann.
  • Die den Flüssigkeitsdurchfluß begrenzende Einrichtung kann in bestimmten Fällen auch vorteilhafterweise ein Ventil sein, das mechanisch oder elektrisch gesteuert immer dann den Durchfluß unterbindet, wenn ein Flüssigkeitsaustritt aus der Austrittsöffnung des Auftragselements nicht gewünscht wird. Vorteilhafterweise sind die Behälter, wie schon erwähnt, axial in Form von Segmenten eines Kreises oder eines Vielecks angeordnet, wodurch vorteilhafterweise eine kompakte Anordnung bei für alle Behälter übereinstimmendem Volumen und Abmessungen erreicht wird.
  • Schließlich werden vorteilhafterweise die Verbindungen zwischen den Behältern, die Luftleitungen, die kapillaren Speicher und ggf. die Zuführeinrichtung durch einen einzigen, die Behälter verschließenden Stopfen realisiert, so daß das erfindungsgemäße Versorgungssystem im wesentlichen nur noch aus drei Teilen besteht, nämlich einem einstückigen Mehrfachbehälter, dem beschriebenen Stopfen und einem üblichen Auftragselement. Diese Ausführungsform erleichtert auch die Montage und die Füllung der Flüssigkeit und ist verhältnismäßig kostengünstig herstellbar.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:
    • Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines aus vier Behältern bestehenden Versorgungssystems,
    • Fig. 2 ein gegenüber der Darstellung von Fig. 1 modifiziertes Versorgungssystem,
    • Fig. 3 eine Darstellung eines Schreibgeräts in teilweisem Schnitt, in dem das Versorgungssystem Anwendung findet,
    • Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A - B von Fig. 3 und
    • Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C - D von Fig. 3 in der Ansicht von oben.
  • Das Versorgungssystem 10 vgl. insbesondere Fig. 1, besteht aus einer Mehrzahl von Behältern 12, 13, 14, 15, die funktionell nach Art einer Reihenschaltung hintereinander geschaltet sind. Die Behälter 12, 13, 14, 15 dienen zur Aufnahme der Flüssigkeit 11, die das Schreibmittel darstellt. Es sei bemerkt, daß die Behälter 12, 13, 14, 15, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, lediglich aus Darstellungsgründen den hier abgebildeten Aufbau zeigen. Grundsätzlich können die Behälter 12, 13, 14, 15 auf beliebige Weise entsprechend ihrem Einsatz in Schreib-, Zeichen-, Mal- und Druckgeräten oder dergleichen ausgebildet sein. Während des Betriebes ist das Versorgungssystem 10 im wesentlichen vertikal angeordnet, d.h. die (hier) rohrförmigen Behälter 12, 13, 14, 15 stehen ebenfalls vertikal. Bei den dargestellten Behältern 12, 13, 14, 15 sind jeweils pro Behälter eine Auslaßöffnung 18 und eine Einlaßöffnung 20 im unteren Teil des Behälters vorhanden, wobei jeweils die Auslaßöffnung 18 des einen Behälters mit der Einlaßöffnung 20 des nächsten Behälters verbunden ist.
  • Die Kapillarität der Einlaßöffnungen 18 und der Auslaßöffnungen 20 ist größer als die Kapillarität des Behälterraumes 22 im Bereich der Einlaßöffnungen 20 und der Auslaßöffnungen 18. Dadurch wird im Normalfall erreicht, daß Luftblasen, die durch Entnahme von Flüssigkeit 11 beim Betrieb durch die Einlaßöffnung 20 eines Behälters 12, 13, 14, 15 eintreten, nicht durch die Austrittsöffnung 18 hindurch gelangen, solange sich noch Flüssigkeit 11 in dem betreffenden Behälter 12, 13, 14, 15 befindet.
  • An den ersten Behälter 12 der Mehrzahl der dargestellten Behälter ist eine Luftleitung 23 über die Einlaßöffnung 20 angeschlossen. Die Luftleitung 23 hat Verbindung mit einem kapillaren Speicher 24. Der kapillare Speicher 24 ist mit der Atmosphäre, ggf. über die über den kapillaren Speicher 24 hinaus verlängerte Luftleitung 23 verbunden. Der letzte Behälter 15 der Mehrzahl der Behälter, der sich beim Verbrauch der Flüssigkeit 11 am letzten leert ist über eine Zuführeinrichtung 17 mit dem Auftragselement 16 verbunden. Das Auftragselement 16 besitzt eine Austrittsöffnung 28 für die Flüssigkeit 11. Die Kapillarität der Einlaßöffnungen 20 und der Auslaßöffnungen 18 der Behälter 12, 13, 14, 15 ist geringer als die der Austrittsöffnung 28 des Auftragselements 16. Dadurch wird erreicht, daß bei Erwärmung der Luft über die Flüssigkeit 11 des teilweise gefüllten Behälter 12, 13, 14, 15, in diesem Fall Behälter 13, die überschüssige Flüssigkeit 11 durch die Einlaßöffnung 20 des Behälters 13 hindurch über die Auslaßöffnung 18 und Einlaßöffnung 20 des Behälters 12 sowie über die Luftleitung 23 in den kapillaren Speicher 24 gelangt und nicht durch die Austrittsöffnung 28 ausläuft.
  • Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, daß die Behälter 12, 13, 14, 15 von einer kapillaren Rinne durchzogen sind und daß die Zuführeinrichtung 17 eine den Durchfluß begrenzende Einrichtung 25 enthält und an einen Kapillarspeicher 26 angeschlossen ist. Des weiteren sind hier die Einlaßöffnungen 20 und die Auslaßöffnungen 18 der jeweils miteinander verbundenen Behälter 12, 13, 14, 15 über eine gesonderte Verbindungsleitung miteinander verbunden.
  • Die kapillare Rinne 21, deren Kapillarität im Normalfall der der Einlaßöffnungen 18 und Auslaßöffnungen 20 in etwa entspricht, sorgt zusammen mit den übrigen erfindungsgemäßen Kapillaritätsverhältnissen für einen unterbrechungsfreien Transport der Flüssigkeit 11 innerhalb der Behälter 12, 13, 14, 15, da sich bildende Luftblasen dort nicht eintreten können.
  • Die den Durchfluß begrenzende Einrichtung 25 kann beispielsweise so dimensioniert sein, daß pro Zeiteinheit nicht mehr Flüssigkeit 11 hindurchtritt als im üblichen Betrieb benötigt wird. Dadurch kann ein plötzlich austretender Überschuß an Flüssigkeit 11, wie er durch Stoß oder übermäßige Hitze auftreten kann, an der Zuführeinrichtung 17 abgefangen werden. Die den Durchfluß begrenzende Einrichtung 25 kann beispielsweise auch ein Ventil sein, das mechanisch oder elektrisch so gesteuert wird, daß Flüssigkeit 11 nur während eines gewünschten Betriebes austreten kann. Der ebenfalls an die Zuführeinrichtung 17 angeschlossene kapillare Speicher 26 hat die Funktion, überschüssige Flüssigkeit 11 aufzunehmen und während des Betriebes wieder abzugeben.
  • Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen in verschiedenen Ansichten ein in ein Schreib-, Zeichen-, Mal - und Druckgerät 27 oder dergleichen eingesetztes Versorgungssystem 10 mit axial kreissegmentförmiger Anordnung der Behälter 12, 13, 14, 15 sowie einen die Behälter 12, 13, 14, 15 abschließenden Stopfen 29, in dem die Verbindungen bzw. Verbindungsleitungen 19 zwischen den Auslaßöffnungen 18 und Einlaßöffnungen 20, die Luftleitung 23, der Kapillarspeicher 24 sowie die Zuführeinrichtung 17 ausgebildet werden können. Die Zuführeinrichtung 17 versorgt ein Auftragselement 16 mit Flüssigkeit 11, die über die Austrittsöffnung 28 abgegeben wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 10 Versorgungssystem
    • 11 Schreibmittel
    • 12 Behälter
    • 13 Behälter
    • 14 Behälter
    • 15 Behälter
    • 16 Auftragselement
    • 17 Zuführungseinrichtung
    • 18 Auslaßöffnung
    • 19 Verbindungsleitung
    • 20 Einlaßöffnung
    • 21 kapillare Rinne
    • 22 Behälterraum im Bereich der Einlaß- und Auslaßöffnung
    • 23 Lufteinlaßleitung
    • 24 kapillarer Speicher
    • 25 Durchflußbegrenzer
    • 26 kapillarer Speicher
    • 27 Schreib-, Zeichen-, Mal- und Druckgerät oder dergleichen
    • 28 Austrittsöffnung
    • 29 Stopfen

Claims (17)

1. Versorgungssystem (10) für mit Hilfe von Kapillarkräften arbeitende Schreib- und Zeichengeräte zum Auftragen von Flüssigkeiten, umfassend eine Mehrzahl von gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Behältern (12,13,14,15), die jeweils eine Einlaßöffnung (20) und eine Auslaßöffnung (18) aufweisen, zur Aufnahme der Schreib- und Zeichenflüssigkeit (11), wobei die Behälter (12,13,14,15) in einer Reihenschaltung über die an einem Behälter (12,13,14) ausgebildete Auslaßöffnung (18) mit der an einem folgenden Behälter (13,14,15) ausgebildeten Einlaßöffnung (20) in Verbindung stehen, ein mit dem letzten Behälter (15) der Reihenschaltung über eine Zuführeinrichtung (17) verbundenes, für den Auftrag der Flüssigkeit geeignetes Auftragselement (16) wie eine Schreib- oder Zeichenspitze, das eine Austrittsöffnung (28) aufweist und einen mit dem ersten Behälter (12) der Reihenschaltung verbundenen Lufteinlaß, und daß die Einlaßöffnungen (20) und die Auslaßöffnungen (18) kapillar ausgebildet sind, wobei die Kapillarität der Einlaßöffnungen (20) und der Auslaßöffnungen (18) größer als die der Behälter (12,13,14,15) im Bereich der Einlaßöffnungen (20) und der Auslaßöffnungen (18) und kleiner als die der Austrittsöffnung (28) des Auftragelements (15) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (20) und die Auslaßöffnungen (18) der Behälter (12,13,14,15) im unteren Bereich (22) jedes Behälters (12,13,14,15), bezogen auf die Betriebsstellung des Gerätes, angeordnet sind.
2. Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (12,13,14,15), bezogen auf die Betriebsstellung der Geräte, ganz oder teilweise im wesentlichen rohrförmig nebeneinander angeordnet sind.
3. Versorgungssystem nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (12,13,14,15) wenigstens eine kapillare Rinne (21) enthalten, die die Behälter (12,13,14,15) bis in den Bereich der Auslaßöffnungen (18) durchquert, und deren Kapillarität höher als die Kapillarität der Behälter (12,13,14,15) ist.
4. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lufteinlaßleitung (23) zu einem ersten Behälter (12) der Mehrzahl der Behälter (12,13,14,15) vorgesehen ist, die mit einem kapillaren Speicher (24) verbunden ist.
5. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen zwei Behältern (12,13,14,15) ein kapillarer Speicher eingefügt ist.
6. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (17) mit einem kapillaren Speicher (26) verbunden ist.
7. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (17) eine den Durchfluß begrenzende Einrichtung (25) aufweist.
8. Versorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchfluß begrenzende Einrichtung (25) ein Ventil ist.
9. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (12,13,14,15) axial im wesentlichen in Form von Segmenten eines Kreises oder eines Vielecks angeordnet sind.
10. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (20) und die Auslaßöffnungen (18) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet sind.
11. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (19), die die Austrittsöffnung (18) des einen Behälters (12,13,14,15) mit der Austrittsöffnung (20) des anderen Behälters (12,13,14,15) verbindet, in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
12. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßleitung (23) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
13. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen zwei Behältern (12,13,14,15) eingefügte kapillare Speicher in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
14. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Lufteinlaßleitung (23) verbundene kapillare Speicher (24) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
15. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zuführeinrichtung (17) verbundene Speicher (26) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
16. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (17) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
17. Versorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchfluß begrenzende Einrichtung (25) in einem die Behälter (12,13,14,15) verschließenden Stopfen (29) ausgebildet ist.
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